1、第十四章 医用输注设备 广东医学院附属南山医院麻醉科 黄宝胜,（2）压力预置通气模式（pressure preset modes） P249,目的要求：掌握输液泵、微量注射泵、镇痛泵的工作原理及在临床工作中应用及注意事项。教学重点、难点输液泵、微量注射泵、镇痛泵的工作原理。,药物输注简史,1657年，Christopher Wren第一次使用一个带囊的羽毛硬管刺入静脉，将药物输入动物体内。 1845年Scotsmen Francis Rynd发明了金属空心针头 。 1853年Charles Gabriel Pravaz发明金属注射器。 1855年Alexander Wood发明玻璃注射器。,药
2、物输注简史,19世纪后半叶注射器得以广泛应用。 20世纪初机械性输液泵发明，实现按设定容量精确控制滴数。 1940s，发明电子输液泵。 1981年，Helmut Schwilden首次运用计算机控制软件辅助给药。 1996年，Kenny Gavin推出第一个商业化的靶控输注泵。,本章内容,第一节 概述 第二节 医用输注泵的驱动 第三节 输液泵的工作原理和操作注意事项 第四节 微量注射泵的工作原理和操作注意事项 第五节 患者自控镇痛泵 第六节 目标浓度控制微量注射泵,第一节 概述,一、微量输注泵的作用：按照每个患者的具体情况而进行定时定量且匀速的输注。 二、现代医用输注泵的定义：是一种由电脑控制
3、，自动推动液态进入血管系统的机械装置。 三、分类：输液泵、微量输注泵。,第一节 概述,四、理想医用输注泵的条件： 1.使用模式：输注范围为0-1000ml/h。可迅速改变输注速度。 2.持续电能：有可充电的电池，在停电时可以从主电源自动切换到蓄电池。 3.操作简便：各方面的功能应有确定键。 4.警报： 5.结构： 6.记录输注资料：并且可由远程计算机控制。 7.可满足各种临床需要：,第二节 医用输注泵的驱动,概述：医用输注泵多采用步进电机驱动。步进电动机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件。步进电动机的输入量是脉冲序列，输出量是相应的增量位移或步进运动。,一、步进电机的工作原理,组
4、成：转子和定子。,步进电机的结构,步进电机展开结构,单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿（单三拍运行方式）,定子通电顺序： ABCA 转子旋转方向：逆时针 步距角：,三相单三拍,这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。,三相单三拍的特点：,（1）每来一个电脉冲，转子转过 30。此角称为步距角，用表示。,（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。,单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿,定子通电顺序: ACBA 转子旋转方向：顺时针 步距角：,单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿（双三拍运行方式）,定子通电
5、顺序： ABBCCAAB 转子旋转方向：逆时针 步距角：,单段反应式步进电机的工作原理 四转子齿（单、双六拍运行方式）,定子通电顺序： AABBBCCCAA 转子旋转方向：逆时针 步距角：,二、步进电机的驱动方法,1.脉冲发生控制单元：产生脉冲，控制电机的速度和转向。 2.功率驱动单元：由脉冲信号分配和功率驱动电路组成。根据控制器输入的脉冲和方向信号，为步进电机各绕组提供正确的通电顺序及电压和电流。 3.保护单元：,第三节 输液泵的工作原理和操作注意事项,一、输液泵的工作原理 按工作方式可分为： 1直线蠕动输液泵 2旋转蠕动输液泵 3往复活塞式输液泵 4活塞启动膜式输液泵,一、输液泵的工作原理
6、,直线蠕动泵组成：由微控制器、步进电机和液体监控报警部分组成。,一、输液泵的工作原理,蠕动排以波动方式连续挤压充满液体的输液管，推动管内液体向下流动。传送带动得越快,液体被挤出越多，反之越少。因此，可准确控制输液泵流量。输注速度不受液面高度和患者体位变化影响,完成超低速至高速输液,二、输液泵的操作注意事项,1.使用前检查是否存在干扰源，并保持足够的距离。 2.避免在含有易燃易爆气体的环境中使用。 3.开机检测。 4.输液器是否兼容。 5.确认输液管放置在气泡检测器和阻塞检测器的管槽中。 6.确保输液管平直地放置在蠕动滚柱上，否则不能保证精确输注。,二、输液泵的操作注意事项,7.输注期间要定时检
7、查滴速。 8.防止手动滚轮夹的干扰。 9.输注期间要定时检查输液管线有无损伤。 10.如果药流受阻应关闭手动滚轮夹后再处理。 11.使用交流电时泵体接地。 12.内置电池的完好和充满电。 13.每周检查一次内置电池是否工作正常。,第四节 微量注射泵的工作原理和操作注意事项,一、微量注射泵的工作原理是以恒定性压力作用于注射器的活塞柱上，当活塞柱受压时，注射器内液体通过输液管道流入病人血管。,用途：常规动、静脉输液及静脉推注：、心血管功能药物的连续微量注射； 早产儿、新生儿生理维持量输液、微量输药及输血； 特殊药物的注射：如激素及化疗药物； 持续麻醉药注射； 血液透析和体外循环时注射抗凝剂； 造影
8、剂的输注。,第二节 微量注射泵-概述,特点,优点： 1.精确微量输液； 2.减轻护士的工作量。 缺点：受注射器容量的限制，不适用于大量输液。,第二节 微量注射泵-概述,主要功能： 自动识别注射器规格； 较高的输液精度； 能显示总液量； 快速简便的操作控制； 具备交直流两用供电； 在阻塞等异常情况下报警。,微量注射泵的工作原理,针筒微量注射式输液泵由微型计算机控制，步进电机通过减速器带动泵内丝杆缓慢匀速地转动，注射器后支架在丝杆匀速转动时，能实现匀速直线运动，推动注射器内活塞向前推注药液，实现匀速微量注射。,微量注射泵的主要结构,二、微量注射泵的操作注意事项,1.使用合适的泵管。 2.保持静脉通
9、路通畅。 3.慎用冲洗键 4.输液即将注完时报警功能。 5.注射器匹配。 6.注意高频干扰。 7.不能在泵体附近使用手机、无线电装置和除颤器。 8.检查注射器活塞是否正确安装在卡座夹上。,第五节 患者自控镇痛泵,概述： 自控镇痛泵：以完成患者自控镇痛术(patient controlled analgesia，PCA)为目的而设计的一种机械或电子设备。患者可根据自己的疼痛情况自行控制给药，且方便快捷、反应迅速，并可将镇痛药用量的个体差异降低到最小程度，与传统肌注镇痛相比，不仅镇痛较为完善，而且使阿片类药物用量大大减少，副作用也得以降低。,一、患者自控镇痛泵的基本结构,分类：一次性弹性自控镇痛泵
10、和电子镇痛泵。 （一）一次性弹性自控镇痛泵,（二）电子镇痛泵：以电能的镇痛泵，包括泵体和与泵体相配合的机械装置。,原理：往复活塞式输液泵和活塞启动膜式输液泵。,二、患者自控镇痛泵的基本结构与功能,基本组成 1贮药器 2输注设备 3单次输注按钮装置 4设置单次剂量装置 5设置锁定时间装置 6管道连接系统,功能参数设定 1背景输注速率 2单次注药量设定 3单次给药锁定时间 4预计输注总容积,自控镇痛泵可以提供三种不同的输注模式： 1、背景输注联合PCA（病人自控镇痛）单次给药， 2、背景输注给药， 3、PCA（病人自控镇痛）单次给药。,第六节 目标浓度控制微量注射泵,TCI的定义 靶控输注（Tar
11、get Controlled Infusion，TCI） 是以药动学和药效学原理为基础，以血浆或效应室的药物浓度为指标，由计算机控制给药输注速率的变化，达到按临床需要调节麻醉、镇静、镇痛深度的目的。,静脉给药方法-单次和重复静脉注射,效应室浓度,血浆浓度,治疗窗（Therapeutic Window）,1、不能维持麻醉药的有效浓度 2、重复给药血药浓度波动大 3、血浆浓度与效应室浓度不易平衡,单次+ 持续静脉给药,单次给药,治疗窗(Therapeutic Window),持续静脉给药,1、起效时间长: 达稳态血浆浓度的时间长,需4 5个半衰期 2、长时间蓄积作用: 随输注时间延长，清除速率减慢
12、，血药浓度逐渐升高产生 3、难以调节血药浓度：根据病人反应和手术刺激强度随时调节,静脉给药方法- 靶控输注（TCI）,维持恒定的血浆浓度 快速随意调节 保持血浆浓度和效应室浓度的平衡,治疗窗,持续静脉注射麻醉和手术景观图,靶控输注-TCI,第六节 目标浓度控制微量注射泵,一、目标浓度控制微量注射泵的工作原理,二、目标浓度控制的计算方法,原理：BET法先注射负荷量(bolus)，在根据药物从机体排除的速率(elimination)与药物从中央室向周边室转运的速率(transfer),向中央室补充给药量。输注速度 = 负荷量(Bolus) + 消除(Elimination)+转运(Transfer
13、)分类：血浆靶控和效应室靶控。,开放的三室模型模拟图,效应室,中央室,V1,清除,k10,k12,k21,第二室,k13,k31,第三室,keo,药物在各室间 平衡示意图,静脉输注,k1e,1,2,3,中央室代表血液或血浆 第二室代表血液高灌流的组织 第三室代表血液低灌流的组织,K21k12k31k13和k1e是室间分布速率常数 K10是中央室消除速率常数 Ke0是效应室消除速率常数,单次注药后三室模型的血浆浓度变化 在快速分布相，药物从中央室（V1）向快速周边室（V2）、慢速周边室(V3)和体外转运。在慢速分布相，药物从V2向V1，以及从V1向V3和体外转运。在终末相，药物从V2和V3向V1
14、转运，从V1排出,return,异丙酚药代学模型,效应室的概念,药物入血后不是立即发生作用，需等待药物达到靶部位，如受体、离子通道或酶等，发挥出生物效应。药物进入的这个空间（部位）称为效应室。效应室对研究血药浓度与药物效应关系十分重要。效应室的药物浓度是无法测定的，通过观测血浆药物浓度与生物效应（效应监测意识、肌松、脑电BIS等）的关系，计算出效应室药物浓度的理论值。,用于Diprifusor TCI 软件的得普利麻 药代动力学参数,* University of Glasgow,效应室： 是指药物发挥作用的部位。麻醉药物的效应取决于效应室浓度而非血浆浓度，而效应室浓度与血浆浓度间有滞后现象。
15、 效应室消除速率常数Keo：药物从效应室转运至体外的一级速率常数，但现在常用于表示效应室转运至中央室的速率常数。Keo是影响药物在效应室和中央室之间平衡的主要因素。 Keo越大的药物在血浆和效应室之间发生平衡的速度越快，药物起效越快，反之亦然。 效应室消除半衰期t1/2Keo：维持恒定的血浆药物浓度时，效应室的药物浓度达到50%血浆药物浓度的时间，与Keo的关系为t1/2Keo = 0.693/Keo ，药物的keo越大，其t1/2keo越小，说明该药物峰值效应出现快。,基本概念,时量相关半衰期(context-sensitive half time)的概念,指持续静脉输注某种药物一定时间停药
16、后，血浆或效应部位药物浓度降低50所需的时间。 它是与输注时间相关的半衰期，反映了持续输注时间与药物消除之间的关系。比消除半衰期更能准确的预计静脉麻醉后的恢复时间。,时量相关半衰期 CONTEXT-SENSITIVE HALF TIMES,血浆靶控（TCI Plasma）,血浆浓度迅速上升至设定值 效应室浓度上升相对缓慢 所需效应产生滞后 诱导和维持平稳 术后恢复好 适用于老年、体弱、心功能较差的患者,效应室靶控（TCI Effect Site）,效应室浓度迅速达到设定值 血浆浓度产生明显的超射 迅速产生预期的中枢效应 诱导时间短，预见性强 血浆浓度的超射可能对呼吸循环产生抑制 适用于年轻、体
17、壮、心功能良好的患者,二、目标浓度控制的计算方法,（一）计算负荷量：使中央室药物浓度迅速达到预定的靶浓度。（二）计算参比量：在初始状态经历一个时间控制周期，向体内加入一个单位量的药物，得出血浆浓度的变化量。 （三）计算输注过程中的药物代谢量 （四）计算控制靶浓度的给药量,TCI的分类,从生物工程学的角度来看, TCI 可分为开环与闭环2 种。1）开环TCI系统：无反馈装置,由麻醉医师根据临床需要设定目标浓度,麻醉维持中根据情况进行调节。2）闭环TCI系统：是指通过一定反馈信号自动调节的给药系统,其基本组成部分: 镇静、镇痛或肌松监测系统; 测量药物效应的控制参数; 参数的设定点(由麻醉医生设置);输注泵; 控制输注泵工作的微机。,三、目标浓度控制,理想输注系统： 1.控制系统提供可接受的系统性能包括诱导时间、超射的浓度和程度、到达稳态的时间、稳态时摆动的程度靶浓度与实测浓度的最大差值。 2.对人为中断做出调整。 3.说明血浆和效应室之间的非平衡问题。,靶控输注理论值和实测值的比较（ ）,TCI,临床应用,
